cas particulier de la désinfection des ERU

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La désinfection des eaux résiduaires est une nécessité de plus en plus fréquente, notamment dans les cas suivants :

  • rejet en zone de baignade (rivière, lac ou mer) ;
  • rejet en zone ostréicole et conchylicole (mer) ;
  • norme systématique de rejet, comme par exemple dans de nombreux états américains ;
  • préalable à de nombreuses réutilisations (au minimum toutes celles où des personnes peuvent être au contact avec l’eau réutilisée : contact physique, aérosol, légumes ou fruits arrosés…), à commencer comme source d’eau « industrielle » sur la station d’épuration elle-même.

La section oxydation et réduction et surtout oxydation-désinfection donnent les bases puis les performances attendues des différentes désinfections chimiques utilisables : Cℓ2 et dérivés (CℓO-, CℓO2, chloramines), ozone et acide peracétique, ainsi que de l’irradiation UV devenue le principal outil de désinfection à ce jour vus ses coûts raisonnables et l’absence de formation de sous-produit.

choix et dimensionnement d’une désinfection

Le choix et les doses d’irradiation ou de produits chimiques dépendent essentiellement :

  • du degré de désinfection recherché exprimé soit en log d’élimination (2 à 6 log), soit en valeur absolue de contamination résiduelle recherchée (ex. < 10 EC pour 100 mL) ;
  • du traitement préalable reçu par l’eau qui détermine sa contamination résiduelle :
    • en micro-organismes pathogènes ;
    • en MES, couleur, matières organiques qui vont interférer avec l’efficacité du désinfectant en :
  • protégeant les micro-organismes (MES) ;
  • absorbant le rayonnement UV (couleur, MES, matières organiques, Fe3+, Fe complexé…) ce que mesure la transmittance (après filtration ou non) ;
  • réagissant avec les oxydants : tout réducteur (matières organiques mais aussi S2–, NH4+, Fe2+…) entre en compétition avec les micro-organismes et impose pour un résultat donné, un surdosage de l’agent désin­fectant.

Le tableau 6 indique les concentrations typiques en coliformes totaux et coliformes fécaux entrée désinfection en fonction de la filière de traitement préalable.

coliformes eau usée urbaineImage sécurisée
Tableau 6. Concentrations typiques en coliformes d’une eau usée urbaine après différentes étapes de traitement

Le dimensionnement d’une désinfection suppose donc d’abord une bonne connaissance ou au moins une bonne évaluation de tous ces paramètres. À défaut, le tableau 7 propose les valeurs usuellement obtenues.

Transmittance effluents urbainsImage sécurisée
Tableau 7. Transmittance des effluents en fonction de la filière de traitement amont

Pour arriver au choix d’une désinfection adaptée, l’approche logique est résumée dans les deux diagrammes simplifiés (figures 1 et 2) ci-dessous, qui soulignent surtout les principales questions à se poser sur une eau de qualité primaire ou secondaire.

Remarque : pour une qualité « tertiaire » (figure 2) la qualité correspond aux eaux filtrées. Toutes les valeurs sont exprimées en E. coli (EC) ou coliformes fécaux (CF). On notera qu’en ce qui concerne les œufs d’helminthes, seuls les traitements de clarification et de filtration sont efficaces (tableau 9).

Désinfection eau qualité primaireImage sécurisée
Figure 1. Désinfection d’une eau de qualité primaire
Désinfection eau traitement secondaireImage sécurisée
Figure 2. Désinfection d’une eau après traitement secondaire

remarques sur les dénombrements bactériologiques

Les dénombrements bactériologiques, bien que beaucoup plus simples que ceux des virus ou kystes de protozoaires, souffrent encore de nombreux biais dont le principal est celui de l’échantillonnage (voir les prélèvements). En outre, les nombres de bactéries sont naturellement fluctuants en fonction des régimes hydrauliques dans les réseaux d’assainissement et l’on retrouve ces fluctuations à l’entrée comme à la sortie de la désinfection. De fait, pour cerner une telle réalité et vérifier l’efficacité d’une désinfection, seule l’appro­che statistique a une réelle valeur. Encore faut-il bien interpréter celle-ci.

Le tableau 8 montre, à partir de deux séries de mesures de coliformes fécaux et totaux sur 4 mois (70 valeurs) réalisées sur une station ERU avant et après désinfection UV, que suivant la manière de rendre compte des résultats, on constate des écarts de presque 1 à 10 (voir moyenne géométrique et 95 % ile). Tou­tes les manières coexistent et sont justifiées suivant la plus ou moins grande fiabilité requise pour cette désinfection. Encore faut-il bien préciser de quoi l’on veut parler, car le dimensionnement de la désinfection en dépend directement.

statistique désinfectionImage sécurisée
Tableau 8. Approche statistique de la désinfection

cas particulier des œufs d’helminthe

Ces œufs (voir micro-organismes pathogènes) sont particulièrement bien protégés et de ce fait, en pre­mière approximation, non touchés par les différents désinfectants (chimique ou UV) aux doses recomman­dées pour les autres micro-organismes pathogènes ; or, l’OMS recommande leur élimination à moins de 1 œuf par litre pour toutes les réutilisations agricoles de l’eau.

Leur élimination est obtenue par piégeage physique lors des différentes étapes de traitement d’une filière biologique ou physico-chimique et souvent, lorsque la contamination de l’eau brute est significative, il faut une étape de filtration tertiaire pour pouvoir garantir, plus de 95 % du temps, la tenue de la norme OMS (ce que montre le tableau 9).

oeufs Helminthe eau usée urbaineImage sécurisée
Tableau 9. Concentration en oeufs d’Helminthe d’une eau usée urbaine après différentes étapes de traitement (exemple du Mexique)